Les joyaux découverts lors du braquage du Louvre sont peut-être toujours en liberté, mais les scientifiques viennent de clore l'affaire sur un autre mystère de pierres précieuses : ce qui donne aux ammolites rares leur éclat arc-en-ciel.
L'ammolite provient des coquilles fossilisées de créatures disparues ressemblant à des calmars appelées ammonites. Les scientifiques savaient que le secret de l'apparence flamboyante des fossiles résidait quelque part dans leurs couches de nacre, ou nacre. Mais tous les fossiles d’ammonites n’ont pas des couleurs brillantes – pas plus que les coquilles de nautile nacré ou d’ormeau pâle avec des couches de nacre similaires.
Pour découvrir pourquoi, les scientifiques ont examiné les plaques de cristal d'aragonite empilées qui composent la nacre de l'ammolite, d'autres fossiles d'ammonite et des coquilles de nautile et d'ormeau. Les splendides couleurs de l'ammolite proviennent de la lumière réfléchie par des couches d'aragonite d'épaisseur uniforme, séparées par des espaces juste de la bonne largeur, rapporte l'équipe le 30 octobre dans Rapports scientifiques.
Le scientifique des matériaux Hiroaki Imai a été enchanté par l'ammolite lors d'une foire aux minéraux à Tokyo. « Je pensais qu'il pourrait y avoir une sorte de revêtement spécial », se souvient Imai, de l'Université Keio de Yokohama, au Japon. « J'ai été étonné d'apprendre qu'il s'agissait du fossile mis au jour lui-même. »
À l'aide de microscopes électroniques, Imai et ses collègues ont inspecté l'ammolite de la formation Bearpaw, vieille de 75 millions d'années, en Alberta, au Canada. Ils ont découvert que les morceaux d'ammolite avec des plaques d'aragonite plus fines reflétaient des longueurs d'onde de lumière plus courtes, créant des bleus profonds, tandis que des plaques plus épaisses reflétaient des longueurs d'onde plus longues, créant des rouges riches.
L’équipe a également pu observer en quoi les structures microscopiques de l’ammolite différaient de celles d’autres nacres plus ternes. Dans l'ammolite, les plaques d'aragonite étaient séparées par des poches d'air de 4 nanomètres de large. Les protéines et autres matières organiques qui comblaient autrefois ces lacunes ont été éliminées lors de la fossilisation. Chez l’ormeau, des couches de matière organique de 11 nanomètres d’épaisseur se trouvaient encore entre les plaques. Et dans un fossile d’ammonite plus terne de Madagascar, les plaques s’étaient effondrées.
Les simulations ont révélé pourquoi les écarts de 4 nanomètres constituaient le point idéal pour restituer des couleurs vives et distinctes. Les assiettes plus serrées ne reflétaient pas autant de lumière, ce qui ternissait leur apparence. Les plus espacées reflétaient une large gamme de longueurs d’onde, brouillant leur couleur. L'équipe d'Imai a également constaté que les couches recouvrant un seul morceau d'ammolite de couleur distincte avaient tendance à avoir une épaisseur assez uniforme.
Les fossiles d'ammonites qui produisent des couleurs riches peuvent dépendre à la fois de l'espèce et des conditions de conservation, explique Imai. La prochaine cible de son équipe : les pierres précieuses de silice appelées opales, qui se forment lors de l'altération des roches.
« Certains types d'opale présentent des couleurs structurelles vives », explique Imai. « Nous étudions actuellement si les principes régissant ces couleurs vives peuvent être expliqués de la même manière. »
